Méthodes physiques de suivi temporel d’une transformation chimique

On peut réaliser le suivi temporel d'une transformation chimique donnée en suivant l'évolution au cours du temps d'une grandeur physique bien choisie, celle-ci devant permettre de remonter à la concentration d'une espèce présente dans le système. Une fois la grandeur choisie, on doit utiliser un capteur adapté, en veillant à ce qu'il ait un temps de réponse de mesure bien inférieur à la durée de la transformation chimique.

Les grandeurs physiques les plus courantes que l'on peut mesurer au cours d'une transformation chimique sont les suivantes :

• l'absorbance `A(t)` à l'aide d'un spectrophotomètre UV-visible, dans le cas où la concentration d'une espèce chimique colorée ou absorbant dans l'UV (produit et/ou réactif) varie ;
  
• la conductivité `sigma(t)` à l'aide d'un conductimètre, dans le cas où la (ou les) concentration(s) d'un ou plusieurs ions (réactif ou produit) varie(nt)) ;
  
• le pH à l'aide d'un pH-mètre, dans le cas où l'une des espèces consommées ou produites a des propriétés acide-base ;
  
• la pression du mélange `P(t)` à l'aide d'un manomètre, dans le cas où la quantité de matière totale de gaz du mélange varie ;
  
• le volume de gaz dégagé `V(t)` à l'aide d'une éprouvette graduée remplie d'eau dans laquelle on récupère les gaz formés, si l'une des espèces produites est gazeuse.

Toutes ces méthodes de suivi permettent une étude quantitative. On peut toutefois n'avoir besoin que d'informations qualitatives. Dans ce cas, deux autres méthodes sont possibles :

• l’observation visuelle du système au cours du temps : on peut ainsi obtenir des renseignements sur son évolution s’il y a un changement de couleur, un dégagement gazeux ou la formation/disparition d’un solide au cours de la transformation chimique. Le temps de réponse de l'observation visuelle est de 0,1 s (persistance rétinienne) ;
  
• le suivi par réalisation de CCM (chromatographies sur couche mince) successives, notamment pour les synthèses organiques : étudier l'évolution temporelle de la composition du milieu réactionnel permet de mettre en évidence, après élution et révélation, la disparition des taches correspondant aux réactifs et l'apparition de celles correspondant aux produits. La transformation chimique est terminée lorsqu’il n’y a plus d’évolution entre deux dépôts successifs.